AM groeipotentieel kleiner zonder méér kennis van Design for AM

De komende acht tot negen jaren breekt de markt voor 3D printen door de kaap van $100 miljard. Dat zou veel meer kunnen zijn, als de grootste belemmering wordt weggenomen. En dat is het feit dat misschien minder dan 1% van de engineers echt kennis heeft van design for additive manufacturing. “De grootste kans voor additive manufacturing is het design for AM”, zegt Terry Wohlers.

---

Terry Wohlers heeft zijn verwachtingen uitgesproken tijdens een webinar van 3DEO, een van de niche AM-spelers in de VS die als toeleverancier in AM-serieproductie zit. Aerospace en de medische industrie zijn de sectoren die 3D metaalprinten van kleinere onderdelen op dit moment het meeste omarmen en integreren in hun processen. Deze sectoren vinden de criteria om de businesscase rond te krijgen. Hierbij wijst de Amerikaanse AM-goeroe vooral op de relatief lage volumes en hoge toegevoegde waarde. Warmtewisselaars zijn bijvoorbeeld een typisch product waarvoor additive manufacturing met metaal nieuwe mogelijkheden opent.

Zonder versnelling groeit markt naar $115 miljard in 2030

Lees: zo kun je de kosten per onderdeel verlagen, zegt EOS VP Markus Glasser

Inhaalvraag stimuleert groei

De AM-industrie heeft in 2021 een goed jaar gehad, na de magere groei in 2020 toen de omvang uitkwam op $12,8 miljard. Terry Wohlers schrijft dit voor een deel toe aan de inhaalvraag, nadat vorig jaar bedrijven door de coronapandemie aanvankelijk op de rem hebben getrapt. De kaap van $100 miljard nemen, is volgens hem een kwestie van de lange termijn groei van meer dan 25% doortrekken. Dan zit je tegen 2030 op een markt van $115 miljard. Hiervoor hoeven niet eens de grootste belemmeringen te worden weggenomen. Dat zijn er volgens hem drie: de kosten van machines en materialen, de productiviteit van de metaal AM-systemen en het gebrek aan kennis van Design for AM. De kosten van machines en materialen en de productiviteit staan vooral het opschalen van formaat en volume in de weg. “Het kan wel”, zei Terry Wohlers in het webinar. “3DEO laat zien dat het kan, maar voor kleine componenten en met hun speciaal proces.”

Met nieuwe denkrichtingen in design kunnen we voordelen uit additive manufacturing halen

Veel grotere markt dan $115 miljard mogelijk als…

“Het kan tegen 2030  veel meer zijn dan $115 miljard als we de obstakels wegnemen”, zegt Terry Wohlers. Aan de machinekant kan het verdubbelen van de snelheid bijdragen aan lagere kosten per onderdeel. De grootste belemmering die volgens de samensteller van Wohlers Report moet worden weggenomen, is het gebrek aan designkennis. Dat kan de markt tegen 2030 ver voorbij de geschatte omvang van $115 miljard brengen. “We zullen deze technologie alleen zo snel gaan toepassen als we creatief zijn en nieuwe denkrichtingen kunnen toepassen op de ontwerpproblemen. Daarmee moeten we het voordeel halen uit additive manufacturing. Daar is nog veel werk te verzetten.” Terry Wohlers vermoedt dat nog geen 1% van de huidige engineers precies de in en outs van Design for AM (DfAM) kent. Daar ligt dan ook de grootste uitdaging voor de sector: engineers van alle leeftijden opleiden voor AM. Want als je met additive manufacturing geen waarde creëert of toevoegt aan een product, waarom zou je het dan additief gaan produceren?

Standaarden ontwikkelen en toepassen

Daarnaast ligt er nog veel werk als het gaat om het ontwikkelen van standaarden voor additive manufacturing. Wohlers Associates is recent overgenomen door ASTM International, de Amerikaanse instantie voor normeringen. ASTM en ISO hebben tot nog toe zo’n 40 normen voor AM ontwikkeld. Nog eens 70 normen zijn in ontwikkeling. Dat is echter slechts één kant van de medaille. “Het is een heel ander ding om de industrie zover te krijgen dat ze deze standaarden overnemen en toepassen. Het is moeilijk, het is echt onmogelijk om een volwassen industrie te noemen die geen normen hanteert.” Alle volwassen industrieën hebben honderden standaarden. “Additive manufacturing kan niet doorgroeien naar $1 miljard voordat we veel, veel meer standaarden hebben die over de hele wereld worden gebruikt.”

Sommige klanten beginnen de voordelen te zien van werken met nieuwe technologie en binnenlandse supply chains

3DEO print meer dan  een miljoen onderdelen

Matt Sand, President van 3DEO, deelt de groeiverwachtingen van Terry Wohlers. Het 3D printbedrijf in Los Angeles heeft inmiddels meer dan 1 miljoen onderdelen geproduceerd op de eigen AM-systemen en geleverd aan externe opdrachtgevers. 3DEO heeft een eigen technologie ontwikkeld en richt zich op series van minimaal 1.000 tot 150.000 stuks op jaarbasis. Hij ziet bij klanten overigens een verschuiving van de focus op kwaliteit, kosten en levering/logistiek (QDC) naar focus op waarde. “Sommige klanten beginnen de voordelen te zien van werken met nieuwe technologie en binnenlandse supply chains”, aldus Matt Sand.

Sommigen gaan terug naar Azië

Hij verwacht een tweedeling in de markt. Klanten die de focus op QCD houden, zullen terugkeren naar de wereld van vroeger, waar het vooral belangrijk is om met Aziatische fabrikanten te werken en centen te besparen op onderdelen. “Ik denk dat de traditionele toeleveringsketen van voor COVID zal terugkeren, maar ik denk dat er lokaal, in eigen land, heel wat ontwikkelingen aan de gang zijn die heel interessant zijn en heel wat waarde creëren voor de klanten.” Dat zijn de bedrijven waar 3D printen waarde voor kan creëren.

Snel opschalen zonder investeringen in tooling

Met goed design kunnen ze betere producten maken met unieke features die met andere maaktechnieken onmogelijk zijn. Of snelle marktintroducties zonder hoge investeringen in tooling vooraf. Als voorbeeld haalde Matt Sand het scheermesonderdeel aan dat 3DEO voor een klant print. De houder voor het mes werd binnen twee weken geprint en na het bevriezen van het design werden de eerste 25.000 tot 50.000 producten volgende maand geleverd. Zonder kostbare investeringen in productiegereedschappen. 3DEO kan met het concept van de Manufacturing Cloud tot  zelfs 100.000 van deze producten per dag produceren als het nodig is. Hiervoor is het wel nodig dat inkoopafdelingen hun werkwijze veranderen. Vaak nemen inkopers de kosten voor een mal of matrijs niet mee in hun berekeningen omdat het, zoals ze zeggen, een ander deel van de winst-en-verliesrekening is. Matt Sand pleit voor een brede samenwerking inclusief de inkoopafdeling om ideeën om te zetten in AM-producten. “Ik denk dat dat ook zal gebeuren, vooral als deze richtlijnen van bovenaf komen.” Of dat allemaal in 2022 gaat gebeuren is de vraag. “Ik weet het niet zeker.”